前言形状记忆合金是一种具有记忆效应和超弹性的特殊金属材料。
由50.3元素29.7高频20高温形状记忆合金由钵、镍和其他合金元素构成，具有较高的形状记忆效应和力学性能。
然而，该合金在长期高温和高应变环境下，容易发生力学性能退化和形状记忆效应减弱。
因此，研究合金在恒定应变热循环条件下的性能变化，对于优化其使用寿命和开发新的应用具有重要意义。
形状记忆合金(SMAS)的恢复应力是一个重要的，但通常被忽视的性质通过尺寸约束马氏体相变。
这些应力是在向马氏体相向高温奥氏体相向加热时产生的，而样品在尺寸上受到约束。
这种应力恢复现象已在许多应用中使用，如紧固和连接，应力的产生也与执行机构在干扰载荷，如果执行器不能移动，需要确定适当的硬件尺寸。
许多SMA系统的恢复压力已被证明达到800兆帕左右的水平。
恢复应力的大小取决于材料中存在的定向马氏体的数量，从而最大限度地增加定向马氏体的数量，例如预应变会放大这些压力。
塑性变形和其他形状记忆特性一样，可以取代这个过程，因此，提高合金强度的方法也会增加回收应力，就比如沉淀强化、晶粒精炼、合金化、热机械加工等。
随着高强度高温SMAS的出现，应力恢复是迄今为止尚未评估的一个领域。
热机械测试验过程中，采用恒定应变加载方式，控制合金样品在高温环境下受到一定的应变载荷。
通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析样品的显微组织结构和晶体结构变化，进行拉伸测试、循环测试和形状记忆效应测试等力学性能测试。
多晶的富镍的镍 50.3 钛元素 29.7 高频 20 ，在900℃时，通过面积减少比~7:1，试验样品由挤压棒加工而成，并在550°C下对其进行老化处理，然后进行空气冷却。
这种老化处理，以前被证明是为了提供热机械性能的最佳平衡。
在研究中使用了两种标本的几何形状，第一种是狗骨头拉伸试样，最终的测量尺寸为直径5.08毫米和长度15.24毫米。
这个几何图形，用于所有的拉伸试验和没有达到屈曲临界载荷的压缩试验。
对于高压缩载荷的试验，第二个几何形状是由最终尺寸为5毫米直径和10毫米长度的圆柱体组成。
利用两个810MTV型伺服液压负载框架，进行了热机械试验。
一个系统是用带螺纹插入件和衬托棒的扩展杆建立的，用于对狗骨形样品进行拉伸/压缩测试，另一个系统是用扁平的碳化物板测试圆柱形压缩样品。
在进行任何试验之前，每个试样都安装在框架上，并分别在30℃和300℃的上循环温度之间进行两个基本上无载荷的热循环，温度为20℃/分钟。
这一步骤是为了减轻样品加工和处理所产生的任何残余应力，并促进一种由自适应马氏体组成的启动结构。
对于狗-骨标本的几何形状，用一个2.7毫米长和-10/+20%应变范围的高温，扩展计测量菌株。
对于圆柱形压缩样品，用微吸附器，非接触式千分尺测量菌株。
对两个样品的几何形状，温度控制和测量使用了一个欧洲温度控制器和类型 K 热电偶对每个标本进行点焊。
转变温度马氏体开始，马氏体完成，奥氏体开始，及奥氏体完成，由无应力应变温度响应用截取法测定。
在恒定应变热循环测试中，合金样品出现了更好的稳定性和抗氧化性能，镍的添加可促使合金晶界出现更好的结晶状态，减缓晶界的退化速率。
在力学性能测试中，镍可显著提高合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率。
镍对合金的加固效果增加了合金的力学强度和耐久性，还能够增强合金的形状记忆效应，使其能够更好地恢复原始形状。
应变前方法压力产生能力，即:用几个预应变程序检查了所研究的合金的回收应力。
第一种方法称为"等温预应变"，它包括在室温下将马氏体相的材料拉紧到一个特定的应变，并将应变常数保持在目标值。
在这一点上，样品在20个热/冷循环的约束控制条件下，在极限温度之间热循环。
第二种预浸方法称为"等温热循环"。这项技术包括在室温下使用两个恒定应力的热循环，然后卸载到零应力。
残余应变被固定下来，然后是20个恒定应变热循环。
在所有不变应变热循环实验中，使用了40℃和300℃的下循环和上循环温度，以及20℃/分钟的加热/冷却速率。
所有机械载荷均在室温下以1×10的速度在约束控制模式下进行 −4 s −1。
等温预应变老化镍的应力-应变曲线 50.3 钛元素 29.7 高频 20 中，显示了单轴张力和压缩中的合金。
以实线而不是训练程序的一部分，这些初始曲线也被限制在Gl1Gp，那里的变形是完全可逆的。
为了避免初始载荷对塑性的影响，选择了用标记圈表示的实际训练前拉杆，还要注意的是，每个预应变都是在一个新的样本上进行的，并且只有结束点是由开放的圆显示出来的。
多应变前水平可用于考察不同的马氏体变异重定向/脱结对量，及其对随后应力产生和稳定性的影响。
实验结果是通过在室温条件下保持所施加的应变常数，保持理想应变水平，然后在上循环温度和下循环温度之间，进行热循环而产生的。
在第一个加热周期中，应力显示为放松，达到表面上的水平， As 达到160℃。
这主要是由于其他合金系统中，观察到的材料的顺应性变化。
重新定向/脱模马氏体的初始加热会导致刚度减小，从而出现应力松弛，一旦材料经过相变，马氏体就被热纹理 及自我调整 第一个冷却循环。
接下来的恒定应变热循环显示出特征应力-温度滞后环，应力建立在加热和放松到零或轻微压缩或张力冷却时的压力。
随着应变前温度的增加，典型的变换温度会发生变化，尤其是 A f 和 M s 会转移到更高的温度 As和 M f 显示了一个微小的变化。
在冷却，表面上 M s 温度随时间的增加而升高，但 M f 是相对不敏感的应用应变由于应力 M f 在所有的应变条件下都接近于零。
另外，考虑到这种转变是压力的函数，根据克劳修斯-克拉佩龙的关系，人们知道转变温度会发生变化。
另外，人们还注意到，变换温度行为表现出一种"II"型热弹性变换，最初，这两种温度之间的差异很小，但随着前应变的增加，差异显著增加。
虽然这种行为归因于马氏体变换引起的应变能积累，导致加热时的早期反向变换 ，在这种情况下，由于机械应力的积累，温度的变化更大。
此外，以前已经表明，即使在表面上 A f ，仍然保留马氏体它能在冷却的早期启动转换。
应力的加热部分-温度响应，主要用于张力情况，显示在165℃左右的转折点发生的两级变换。
正是在这种温度和应力下，最初的加热周期改变了方向。
这种两级加热行为，归因于相对容易的马氏体变换，最初是限制较少的变体转变为奥氏体对应，其次是优先排列变体的更难马氏体转变为奥氏体，因为加热时体积分数减少。
因此，随着外部应力的增加，受约束的变体需要额外的热能来完成晶格转换。
当变换温度行为是关键时，与此相似的是预应变函数所产生的应力。
结果表明，与传统的镍钛合金或其他三元合金相比，该合金具有更高的回收应力。
使用现行训练方法，在紧张状态下的强调值超过1个，压缩状态下的强调值超过1.3。
应力恢复的差异来自于这种材料中观察到的张力--压缩不对称，除了材料的热膨胀贡献。
在张力下，加热上的热膨胀与负线性斜率应力降低，而在压缩中，热膨胀是向应力方向发展的，有助于总应力的产生。
从无花果中可以看出， 和压力产生在前约束单位或以上产生的压力与循环。
其中一些演变是由于在选定的上循环温度下的相变不完全，但也假定奥氏体相中的某些塑性变形发生在这些较高的应力和温度下。
分别用于张力和压缩.尽管应力随周期的变化而退化，但在第二十次恒压循环后，似乎出现了稳定的行为。
为了进一步阐明进化行为，在第20个恒定应变循环之后，每个标本在~0Ma下热循环。
也就是说，在完成应变控制的第二十个周期之后，测试模式被转换为负载控制，然后在名义上零应力下进行热循环。
由此产生的应变温度响应用于张力和压缩数据，可产生小到无外部应力，微观结构主要通过马氏体变型重定向/脱结对来保持质地，同时可能出现塑性变形，特别是在高应用应变情况下。
这一点从负载去除后的应变恢复和随后的两个张力的无应力热循环中，可以明显看出5 a和压缩5 b。
研究结果表明，在无负荷循环条件下加热后，大多数的残余应变可以得到恢复。
连续变换应变量对应于0兆帕循环，是双向形状记忆效应的一个例子，并随着拉伸情况的预应变增加而增加。
这表明在变换过程中，产生相同马氏体变异的内部应力场，导致这种行为的微观结构特征归因于一些机制，如位错阵列，保留马氏体，以及排列的沉淀物，除其他外。
第一个加热曲线上显示了双步骤过渡， 5 A-4是由于保留马氏体，在低预应变下的无负荷热循环，表现出张变体的变换特征，然而，这一变化对压缩变体具有进一步的预应变。
等压训练老化镍的应变温度曲线 50.3 钛元素 29.7 高频中，显示了单轴张力和压缩中的合金。
该材料的转换应变能力先前显示超过3.74%紧张及2.65%在压缩中，使用的应力分别为+500和-700兆帕。
超过500兆帕的应力，会导致奥氏体相屈服引起某些尺寸的不稳定性，在材料表现出稳定性的情况下，选择进行这种训练的应力被限制在100Ma以内。
虽然单一循环足以重新定位马氏体相，但使用了两个热机械循环，除了初始加热阶段外，这些循环显示重叠。
在第二个循环结束时，在残余应变保持恒定的情况下，材料卸载到零应力，然后进行热循环。
与等温训练不同的是，在第一个加热周期中没有应力松弛，因为马氏体已经在恒定应力作用下通过热机械循环组织起来。
尽管这种方法产生了较高的初始应力，但在以后的周期中，应力发生了显著的衰减。
这在很大程度上是由于奥氏体相的塑性变形所造成的，因为应力过大。
尽管如此，应力还是趋向于稳定的值，并开始饱和的第二十个周期，无论这种材料是一次性使用还是循环使用，所获得的应力都要比传统的NITI合金高得多。
结论研究结果表明，镍的恒定应变热循环对50.3钛元素29.7高频20高温形状记忆合金具有显著影响。
镍的加入能够改善合金的稳定性和抗氧化性能，同时提高合金的力学性能和形状记忆效应。
这为合金在高温和高应变环境下的应用提供了更广阔的可能性。
需要注意的是，镍的添加量对合金性能的影响是有限的。过高的镍含量可能导致合金的晶界结构不稳定，从而引发晶界的失稳和力学性能的下降。
所以，需要在实际应用中进行合理的镍含量选择和优化，以在保证性能提升的同时确保合金的稳定性和可靠性。
未来的研究可以进一步探究镍对50.3钛元素29.7高频20高温形状记忆合金的微观机制影响。
通过使用先进的材料表征技术，如透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM），可以深入研究镍颗粒（或晶界）与合金基体之间的相互作用和变形机制，从而解析镍对合金性能改善的原因。
镍的加入能够提高合金的稳定性、抗氧化性能、力学性能和形状记忆效应，这些研究结果对于合金的优化设计和应用推广具有重要意义，并为相关领域的进一步研究提供了基础。
